I “capelli quantici” potrebbero risolvere il paradosso del buco nero di Hawking, affermano gli scienziati | buchi neri

Il paradosso dell’informazione sul buco nero di Stephen Hawking ha tormentato gli scienziati per mezzo secolo e ha portato alcuni a mettere in discussione le leggi fondamentali della fisica. Ora gli scienziati affermano che potrebbero aver risolto il famigerato problema dimostrando che i buchi neri hanno una proprietà nota come “capelli quantici”.

Se corretto, ciò segnerebbe un importante progresso nella fisica teorica.

Il professor Xavier Calmet, dell’Università del Sussex, che ha guidato il lavoro, ha affermato che dopo aver lavorato sulla matematica alla base del problema per un decennio, il suo team ha fatto un rapido progresso l’anno scorso che ha dato loro la certezza di averlo finalmente risolto.

“All’interno della comunità scientifica si presumeva generalmente che risolvere questo paradosso avrebbe richiesto un enorme cambio di paradigma nella fisica, costringendo la potenziale riformulazione della meccanica quantistica o della relatività generale”, ha affermato Calmet. “Quello che abbiamo scoperto – e penso sia particolarmente eccitante – è che questo non è necessario”.

Il paradosso di Hawking si riduce a quanto segue: le regole della fisica quantistica affermano che l’informazione è preservata. I buchi neri rappresentano una sfida a questa legge perché una volta che un oggetto entra in un buco nero, essenzialmente scompare per sempre, insieme a qualsiasi informazione in esso codificata. Hawking ha identificato questo paradosso e per decenni ha continuato a confondere gli scienziati.

Sono state proposte innumerevoli soluzioni, tra cui una “teoria del firewall” in cui si presumeva che le informazioni si bruciassero prima di entrare nel buco nero, la “teoria del fuzzball” in cui si pensava che i buchi neri avessero confini indistinti e vari rami esotici della teoria delle stringhe . Ma la maggior parte di queste proposte richiedeva la riscrittura delle leggi della meccanica quantistica o della teoria della gravità di Einstein, i due pilastri della fisica moderna.

Il paradosso di Stephen Hawking ha confuso gli scienziati per decenni. Fotografia: Triton/Kobal/Shutterstock/Sky Documentari

Al contrario, il teorema dei capelli quantistici afferma di risolvere il paradosso colmando il divario tra relatività generale e meccanica quantistica utilizzando una nuova formulazione matematica.

Il nome è un cenno all’idea, basata sulla fisica classica, che i buchi neri possono essere visti come oggetti sorprendentemente semplici, definiti solo dalla loro massa e dalla velocità di rotazione. La previsione di buchi neri calvi e privi di caratteristiche è stata soprannominata il “teorema senza capelli” sin dagli anni ’70.

Calmet e i suoi collaboratori pensano che il buco nero sia più complesso o peloso. Quando la materia collassa in un buco nero, suggeriscono, lascia una debole impronta nel suo campo gravitazionale. Questa impronta viene definita “capelli quantici” e, affermano gli autori, fornirebbe il meccanismo mediante il quale le informazioni vengono preservate durante il collasso di un buco nero. Secondo questa teoria, due buchi neri con masse e raggi identici, ma con diversa composizione interna, avrebbero differenze molto sottili nei loro campi gravitazionali.

“La nostra soluzione non richiede alcuna idea speculativa; invece la nostra ricerca dimostra che le due teorie coerenti possono essere utilizzate per fare calcoli per i buchi neri e spiegare come le informazioni vengono archiviate senza la necessità di una nuova fisica radicale”, ha affermato Calmet.

Non esiste un modo ovvio per testare la teoria attraverso osservazioni astronomiche: le fluttuazioni gravitazionali sarebbero troppo piccole per essere misurabili. Ma è probabile che la teoria venga sottoposta a un severo esame da parte della comunità teorica.

Il professor Toby Wiseman, fisico teorico dell’Imperial College di Londra, ha descritto l’articolo come “un bel po’ di lavoro”, ma non è rimasto convinto che risolvesse il paradosso vecchio di decenni.

Fondamentalmente, ha detto, il documento suggerisce che potrebbe essere possibile ottenere alcune informazioni aggiuntive su ciò che si trova all’interno del buco nero, ma non mostra che il fenomeno potrebbe spiegare la totalità delle informazioni apparentemente perse. “Che non hanno mostrato e questo è il punto cruciale del paradosso”, ha detto.

“La mia sensazione è che per risolvere davvero questo paradosso devi capire appieno come la meccanica quantistica e la gravità si uniscono”, ha detto. “Stanno esaminando piccole correzioni, ma non la combinazione completa delle due”.

Calmet ha detto: “Quando hai un grosso reclamo devi sostenerlo. Ci vorrà del tempo prima che le persone lo accettino pienamente. Il paradosso esiste da molto tempo e ci sono persone molto famose in tutto il mondo che ci lavorano da anni”.

Il lavoro è pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

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